CN103503312A - 射频信号接收机 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种接收机(1)，用于接收至少一个取自外置于所述接收机的天线(101)的射频调制信号，所述接收机包括一个用于对所述射频调制信号进行低噪音放大的第一级(103)，以及一个上述信号的解调级(106)。所述接收机包括一个SAW滤波器(104)，用于以预定频率对取自所述第一级的信号进行通带滤波；一个对数放大器(401)，用于放大取自于所述SAW过滤器的信号；一个峰值检波器(402)，用于所述对数放大器的输出信号；一个装置(203)，用于控制所述第一级(103)对所述射频调制信号进行放大的增益(G)，其中，所述射频调制信号是所述峰值检波器的输出信号(Vopeak)的函数。

Description

射频信号接收机
本发明涉及一种射频信号的接收机。
大多数当前的射频信号接收机使用复杂的电路结构，典型地如超外差类型的。所述接收机包括一个混频器，一个用于产生外差信号的振荡器以及一个用于稳定接收机频率的PLL电路。
特别地，当设备用于发射和接收与车辆的某些部件相关的信息，例如油箱的正确液位、轮胎的温度和压力、电池的状态等等，接收机通常集成在车载电脑中，或者位于更适于接收车内信号的位置，并与车载电脑进行通讯。接收机收到的数据被传输到机动车辆内的电脑，以用于显示简单信息报文，或者改变专用显示器上的状态。
但是，当前的接收机非常复杂，特别是，因为用于比较两个不同频率的信号、并发射相位正比于这两个不同频率的信号的相位差的信号的检相器的存在。
另外，所述接收机吸收了大量的电流并导致了相应的能量损耗。
鉴于现有技术，本发明的一个目标是提供一种射频信号接收机，其在电路方面比现有的简单，并且比现有的具有更低的电流吸收量。
根据本发明，上述目的通过一种接收机得到实现。所述接收机用于接收至少一个取自外置于所述接收机的天线的射频调制信号，所述接收机包括一个用于对所述射频调制信号进行低噪音放大的第一级以及一个所述射频调制信号的解调级，其特征在于包括：一个SAW滤波器，用于以预定频率对取自所述第一级的信号进行通带滤波；一个对数放大器，用于放大取自于所述SAW过滤器的信号；一个峰值检波器，用于所述对数放大器的输出信号；用于控制所述第一级对所述射频调制信号进行放大的增益的装置，其中所述射频调制信号是所述峰值检波器的输出信号的函数；所述对数放大器的输出信号和所述峰值检波器的输出信号被输入到所述解调级。
归因于本发明，可能提供一种射频信号的接收机，特别适于应用在短距离数据传输和接收系统中，例如车门开启系统或者轮胎压力检测系统。
所述接收机特别适于接收具有脉冲位置调制(PPM)或脉冲宽度调制(PWN)的信号。
本发明的特点和优势将从下面的实际实施例的详细描述中更清楚地显示，所述实施例参考附图以非限制的例子作出，其中：
图1展示了根据本发明的射频信号接收机的框图；
图2展示了图1中接收机的低噪音前置放大级的电路图；
图3展示了图1中的接收机的滤波级的电路图；
图4展示了图3中的滤波级的频率响应图表；
图5展示了图1中的接收机的对数放大器的电路图；
图6展示了图5中的输出电压作为级输入信号水平的函数的图表；
图7展示了图1中的接收机中使用的“ASK”和“PULSE”比较器的电路图；
图8示意性地展示了根据本发明的一个实施例的一种封装，所述封装具有图1中的接收机，并被制造在陶瓷材料基板上；
图9示意性地展示了根据本发明的一个实施例变形的一种封装，所述封装具有图1中的接收机和一个微控制器，并被制造在陶瓷材料基板上。
参看图1，展示了根据本发明的一个射频信号接收机1。所述接收机包括一个从天线101处接收的射频信号的前置放大级103，一个滤波级104，一个放大级105和一个信号解调级106。
取自天线101的信号位于所述低噪音前置放大级103的输入端，所述放大级103包括，在图2中观看更佳，一个调谐到接收频率的通带滤波器201，滤波器201还具有阻抗适配功能。
滤波器201的输出信号被传输到电路块202，电路块202包括一个射频晶体管Q1，该晶体管被送至电路203的输出信号所控制；来自晶体管Q1的输出信号流经一个低阻值电阻R，优选约100Ohm，以至于在下一级的输入具有常量阻抗。所述晶体管Q1优选是共射极双极晶体管。电路块202代表了一个低噪音放大级，其增益G被电路203所控制。
电路203被取自峰值检波器402的信号Vopeak所控制。电路203包括一个晶体管Q2，优选为共射极双极晶体管，其发射极端子连接至地GND。所述晶体管Q2的基极端子被信号Vopeak所驱动，信号Vopeak被低通滤波器R70*C50所滤波。晶体管Q2的集电极端子处的信号驱动晶体管Q1基极端子，并且改变晶体管Q1的基极偏置电流，从而正比于天线处的信号强度来改变，特别是减小，晶体管Q1的增益G。因此，电路203形成了自动增益控制块。当信号Vopeak增加，所述晶体管Q2使得所述晶体管Q1的增益减小；双极晶体管Q1的增益G反比于所述信号Vopeak的幅度。
所述级103的输出信号位于所述级104的SAW滤波器302的输入端，图3中观看更佳。必须选择300至600kHz间信道里的信号，也就是说必须过滤300至600kHz通带里的信号，必须保证常量的群延迟时间Tg，其中群延迟时间指示通过了SAW滤波器的通带Bsaw的信号的通过时间变化。阻抗适配电路301和303，布置在SAW滤波器302的输入和输出端，被配置为在SAW滤波器302的整个通带Bsaw上获取常量的群延迟时间。图4展示了作为图3中SAW滤波器频率的函数的带和群延迟时间Tg的变化。滤波器302的输出信号被固定增益放大器304放大。
群延迟时间Tg的常量性允许对所述射频调制信号的上升和下降边的正确放大，例如当调制信号是具有脉冲宽度调制(PWM)或脉冲位置调制(PPM)的信号，其中例如所述射频脉冲具有100纳秒级的上升和下降边。
放大器304的输出信号位于对数放大器401的输入端，如图5所示，对数放大器401属于级105并用于放大输入信号。所述对数放大器401是一个温度补偿放大器，并以多重放大级Ai…An的序列进行高增益。图6展示了在不同频率下作为对数放大器401输入信号水平In的函数的输出电压Vodet的波形图。
所述对数放大器的输出信号Vodet被传输到解调级以用于解调信息。相同的对数放大器401的输出信号Vodet被传输到峰值检波器402，该峰值检波器用于探测所述对数放大器401的输出信号的峰值。优选地，所述峰值检波器402包括运算放大器403，运算放大器403在其正相输入端子处具有所述对数放大器401的输出信号，其输出连接到二极管404的正极，二极管404的负极连接到反相输入端子和电阻R2的一个端子，电阻R2的另一个端子连接到电容C1的端子，电容C1接着连接到地GND。与电容C1相关的时间常数具有小的值，大约1微秒。在电容C1的端子的电压Vopeak是峰值检波器的输出。输出信号Vopeak被传输到一个用于执行信号解调的比较器，并被电路203使用以控制射频晶体管202。电阻R2具有小的值，优选为22Ohm，通过运算放大器来稳定补偿信号传输延迟的电路操作。
最后，信号Vodet和Vopeak被传输到解调级106，以用于数字重建包含在接收到的调制信号中的信息，较佳地展示在图7中。在信号使用幅度调制ASK(幅移键控)或OOK调制(开关键控)进行调制的情况下，比较器501执行解调。所述比较器501在其正相输入端子接收信号Vodet，同时在其反相输入端子处的是信号Vodet被电路调节的平均值，所述电路包括连接到电容C2的电阻R3，电容C2接着连接到地GND和反相输入端。所述比较器501的输出信号是信号Infask，所述输出信号Vopeak作为信号RSSI被传输。
在信号使用脉冲位置调制PPM或脉冲宽度调制PWM进行调制时，比较器502执行解调。比较器504在其正相输入处接收信号Vodet，在其反相输入处是取自电阻分压器的参考信号，所述分压器由电阻R4和R5组成，所述信号Vopeak位于电阻R4和R5整个串联上。R4和R5以及电容C1的值决定输出电压Vopeak的衰减时间常数。所述时间常数通常为数毫秒级别，当接收到的信号被突然的幅度变化所影响时其起到重要作用，例如当信号用于传输轮胎气压时。比较器502的输出信号是信号Infppm，信号Infask，Infppm和RSSI是解调级106和接收机1的输出信号。
特别地，根据本发明的接收机更适于应用在布置于车辆上的，优选为机动车辆上的数据发送接收系统。发射机可以位于机动车辆上的各个部位，例如靠近电池，或者位于轮胎里用于传输关于轮胎温度和轮胎压力的数据。
所述接收机用于接收所述数据并将其传输到中央电脑以在显示器上显示报警或消息。
优选地，在传输具有脉冲位置调制的轮胎气压数据的情况下，传输的信号在给定周期的时间后开始，通过触发振荡产生第一脉冲，所述脉冲表示消息的开始并具有典型为3毫秒的宽度W。其他的继续的脉冲接着产生，其时间位置，即一个脉冲和下一个脉冲之间的时间段，表示了被传输的信息的内容。
根据本发明的接收机特别适于接收根据脉冲位置调制来调制的数据。
根据本发明，可能构成一个封装600，也称为LTCC封装，其中图1-6所示的接收机1使用LTCC(低温共烧陶瓷)技术在陶瓷材料基板601上制造，如图8所示。所述接收机集成在陶瓷基板上，除了峰值检波器402的电容C1和解调器106的电容C2。所述电容可从外部接触到，从而能够根据接收机的不同需要来匹配峰值检波器和解调器的时间常数。
图9展示了根据本发明实施例的变形例的封装，所述封装包括连接到接收机1的微控制器602，其中所述微控制器602用于管理接收的PPM调制的信号。

Claims (8)

1.一种至少一个射频调制信号的接收机(1)，该射频调制信号取自外置于所述接收机的天线(101)，所述接收机包括用于对所述射频调制信号进行低噪音放大的第一级(103)，以及所述射频调制信号的解调级(106)，其特征在于，还包括：SAW滤波器(104)，用于作为以预定频率对取自所述第一级的信号的通带滤波器；对数放大器(401)，用于放大取自于所述SAW过滤器的信号；峰值检波器(402)，用于所述对数放大器的输出信号；装置(203)，用于控制所述第一级(103)对所述射频调制信号进行放大的增益(G)，所述射频调制信号是所述峰值检波器的输出信号(Vopeak)的函数；所述对数放大器的输出信号(Vodet)和所述峰值检波器的输出信号(Vopeak)被输入到所述解调级(106)。
2.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述装置(203)，对应于所述峰值检波器的输出信号的数值增加，降低所述第一级(103)对所述射频调制信号进行放大的增益(G)；对应于所述峰值检波器的输出信号的数值减少，增加所述第一级(103)对所述射频调制信号进行放大的增益(G)。
3.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述装置(203)包括第一共发射极双极晶体管(Q2)，其基极端子被所述峰值检波器的输出信号(Vopeak)所控制，所述第一放大级(103)包括第二共发射极双极晶体管(Q1)，流经所述第二双极晶体管(Q1)的基极端子的电流，依靠于流经所述第一双极晶体管的集电极端子的电流。
4.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述峰值检波器(402)包括至少一个电容(C1)，所述电容的值决定所述峰值检波器的输出信号的衰减常数。
5.根据权利要求4所述的接收机，其特征在于，所述峰值检波器(402)包括运算放大器(403)，在其正相输入端子具有所述对数放大器(401)的输出信号，其输出端子连接到一个二极管的正极，该二极管的负极和所述运算放大器的反相输入端子相连接，所述输出端子还连接到电阻(R2)的一个端子，所述电阻的另一个端子连接到所述电容(C1)的一个端子，所述电容(C1)的另一个端子连接到参考电压(GND)。
6.根据权利要求1到3中任一个所述的接收机，其特征在于，所述解调器(106)包括用于平均所述对数放大器的输出信号的装置(R3,C2)，所述装置包括至少一个进一步的电容(C2)。
7.一种LTCC封装(600)，包括如前述任何一个权利要求所述接收机(1)，所述封装在陶瓷材料基板(601)上制造；至少一个电容(C1)和至少一个进一步的电容(C2)外置于所述封装。
8.如权利要求7所述的LTCC封装，其特征在于，包括制造在所述陶瓷材料基板(601)上的微控制器(602)，所述接收机和所述微控制器交互。
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